新方法！浙江大学蒋德安课题组开发高效气孔分析方法

来源：BioArt植物

植物叶片表面的气孔控制植物气体交换和水分蒸腾，是高等植物最重要的生理器官之一。气孔孔径的调节与光合作用、养分吸收和植物生长发育等密切相关。随着扫描电子显微镜（SEM）技术的发展，从离体的植物组织中，我们可以通过样品固定、脱水等传统的扫描电镜操作步骤获得植物气孔和细胞表面的高分辨率图像。然而，这种方法不能在无损条件下快速分析植物气孔和细胞表面的动态变化。

近日，浙江大学蒋德安教授课题组与台湾中兴大学林金和教授合作在Frontiers in Plant Science在线发表了题为Highly Efficient Nanoscale Analysis of Plant Stomata and Cell Surface Using Polyaddition Silicone Rubber的研究论文。该研究把牙科医生齿模制作时使用的加聚型硅橡胶（Silagum-Light）应用到植物气孔及植物细胞表面特征的研究中，实现对植物气孔孔径和细胞表面的精确和高效分析。

该研究展示了一种新的植物表面印模技术（Plant Surface Impression Technique (PSIT); 以Silagum-light作为校正印模材料，基于加聚型硅橡胶的两相印模技术），可对植物气孔孔径和细胞表面进行精确分析。利用该技术，研究者成功地监测了气孔的动态变化，并观察了大豆叶毛和蜻蜓翅膀的纳米微结构。此外，与传统扫描电镜的分析精度和制备观察样品所用的时间相比，PSIT的分析精度与传统扫描电镜相同，但更容易操作（样品制作处理时间缩短至2小时左右，传统扫描电镜样品处理时间为1-2天）。因此，PSIT技术可广泛应用于植物科学领域。

Figure 1. Schematic illustration of plant surface impression technique (PSIT).

Figure 2. Application of plant surface impression technique (PSIT) to study stomatal aperture and the correlation between stomatal conductance and stomatal aperture.

Figure 4. Application of plant surface impression technique of (PSIT) in Arabidopsis, tobacco, rice, soybean, and dragonfly. 

通过应用新型的加聚成硅橡胶纳米材料，PSIT技术可实际应用于植物气孔和植物细胞表面结构的研究和分析。这种新的PSIT技术可以方便地应用于不同的植物细胞表面，具有高分辨率的成像性能。同时，PSIT测量的气孔孔径结果与光合速率吻合较好（图2B、3B和图S2）。此外，通过比较印模前后的gs和气孔孔径（图S3），结果表明PSIT技术对大多数植物是无损的，允许在植物体原位上研究植物气孔孔径的持续动态变化。今后，还可应用PSIT技术观测花卉、水果和种子化石的表面结构（Friis et al., 2014；Friis et al., 2015）。此外，也可以为制造高效光伏元器件提供技术支持（Huang et al., 2015）。总之，这种新型的PSIT技术可以广泛和有效地应用于植物，动物和材料科学的许多领域。

该研究由浙江大学蒋德安教授课题组何漪博士和中国台湾中兴大学林金和教授合作完成，何漪博士和林金和教授为论文的通讯作者。相关工作得到了国家科技部、国家自然科学基金委、111引智计划、中国博士后基金会和浙江农林大学科研发展基金项目的资助。

据悉，该技术已经获得专利保护，专利号：ZL201510071346.5；专利保护起始时间为2015-02-11（有效期为20年）。 

论文链接：

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2019.01569/full